不同緩沖體系對分散染料高溫高壓染色的影響

鐘麗華 張 何 汪澤幸 文 卓

1. 湖南工程學院 化學化工學院(中國)2. 湖南工程學院 紡織服裝學院(中國)3. 東莞德永佳紡織制衣有限公司(中國)

分散染料是目前染料行業里重要的一大類，主要用于聚酯染色，其是一類結構組成簡單、不含強水溶性基團，且在染色過程中呈分散狀態的非離子染料[1]。由于聚酯纖維疏水性強，結晶度和取向度高，染料分子不易進入纖維內部，因此需要采用特殊的染色方法[2]。分散染料常用染色方法有高溫高壓染色法、熱溶染色法和載體染色法。這些染色方法利用不同條件使纖維膨脹，從而增大纖維分子間空隙，同時加入分散劑等助劑提高染料擴散速率，使染料分子不斷擴散進入纖維空隙，染料分子和纖維之間因分子間作用力和氫鍵結合在一起，從而完成對聚酯的染色[3-5]。高溫高壓染色法是目前分散染料染色的主要方法，其染色溫度、染色時間、染液pH值、升溫速率等會對分散染料染色的穩定性和重現性造成一定的影響[6]。在高溫(120～135 ℃)條件下，當染液pH值>6時，分散染料由于含有羥基、酯基、酰胺基等基團會發生不同程度的水解，導致染色色光變異，與正常酸性條件下染色相比色差較大[7-8]。而分散染料在生產制造過程中通常會加入分散劑、擴散劑等使染液呈堿性，因此需要加入緩沖體系以調節染液pH值。染液pH值是分散染料染色的重要影響因素，高溫高壓條件下，pH值不穩定會引起染色色光變異。一般分散染料的染液控制在弱酸性為宜[9-10]。

分散染料常用的pH值調節助劑為醋酸。本文以醋酸體系為標準，選用目前分散染料高溫高壓染色常用的5種緩沖體系，即醋酸、穩定劑T45、醋酸-硫酸銨、醋酸-醋酸鈉、檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖體系，比較這5種不同緩沖體系對分散染料染色的影響。

1 試驗原料與方法

1.1 試驗原料

試驗試劑：硫酸銨、醋酸鈉購自天津市光復科技發展有限公司；醋酸、檸檬酸、磷酸氫二鈉、氫氧化鈉購自廣東光華科技股份有限公司；分散黃SF6G、穩定劑T45、分散紅S4BW、分散藍WFHR、分散黑HLBT、分散劑135購自東莞德永佳紡織制衣有限公司。

試驗儀器：高溫高壓染色機(廣州市鴻靖實驗設備有限公司)，Strcodye-ML高溫染色機(意大利Tecnorama公司)，PHS-3C數顯臺式酸度計pH計(杭州科然實驗儀器有限公司)，Datacolor 600分光儀(美國Datacolor公司)

染色織物為純聚酯雙面織物，購自東莞德永佳紡織制衣有限公司。

1.2 染色及還原清洗工藝

在高溫染色杯中加入染液和不同用量的緩沖劑，拼混染液配方如表1所示，其中染料用量為相對織物的質量百分比。染色溫度為130 ℃，染色時間為30 min，織物與染液的浴比為1∶10。染色完成后根據還原清洗配方清洗織物試樣，再用清水洗凈，烘干備用。

還原清洗工藝參數為：NaOH質量濃度為3 g/L；保險粉質量濃度為5 g/L；織物與還原清洗液的浴比為1∶10；清洗溫度為95 ℃；處理時間為20 min。

1.3 測試方法

室溫條件下將pH計放入待測溶液中，待儀器數據穩定后記錄測試數據，測得pH值，同時計算pH值變化率，計算如式(1)所示。

(1)

色差的測試光源為D65，用Datacolor 600分光儀測試織物試樣的DL、Da、Db、CMCDE及K/S值，其中：DL值表示顏色明度深淺的差異，+L表示顏色偏白，-L表示顏色偏黑；Da值表示顏色色光紅綠值差異，+a表示顏色偏紅，-a表示顏色偏綠；Db值表示顏色色光黃藍值差異，+b表示顏色偏黃，-b表示顏色偏藍；CMCDE值表示標準樣與測試樣之間的總色差；K/S值表示樣品染得顏色深度，其值越大表明試樣的表面顏色越深。

2 試驗結果與分析

2.1 濃度對緩沖體系穩定性的影響

在高溫染色杯中加入100 mL染液和不同量的緩沖劑，緩沖體系濃度如表2所示，測試染液在130 ℃下處理30 min前后的pH值變化，結果如圖1～圖5所示。由圖1～圖5可知，隨緩沖劑濃度的增加，5種緩沖體系pH值減小，但不同緩沖體系的pH值在經過處理后，變化率均穩定在2%以內，pH值變化較小，表明這5種緩沖體系的穩定性良好。

圖1 不同濃度醋酸緩沖體系的pH值穩定性

圖2 不同濃度穩定劑T45緩沖體系的pH值穩定性

圖3 不同濃度醋酸-硫酸銨緩沖體系的pH值穩定性

圖4 不同濃度醋酸-醋酸鈉緩沖體系的pH值穩定性

圖5 不同濃度檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖體系的pH值穩定性

表2 不同緩沖體系的質量濃度 單位：g/L

2.2 溫度對緩沖體系穩定性的影響

圖6～圖7為加入不同緩沖體系的染液在染色過程中pH值隨溫度和時間變化情況。由圖6可知，染液pH值會隨溫度的變化而稍有波動，其中醋酸-硫酸銨和檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖體系的pH值的波動比其他3種緩沖體系大。由圖7可知，在分散染料130 ℃染色保溫過程中，醋酸-硫酸銨和檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖體系的pH值隨時間變化有波動，其他3種緩沖體系在染色保溫過程中的pH值變化很小，基本保持穩定。

圖6 不同緩沖體系下染液pH值隨溫度的變化

圖7 130 ℃染色保溫過程中，不同緩沖體系染液pH值隨時間的變化

2.3 不同緩沖體系抗酸、堿能力

根據表1的染色配方用不同的緩沖體系調節染液pH值至4.5，然后再分別滴加不同體積醋酸溶液和氫氧化鈉溶液，其中醋酸溶液和氫氧化鈉溶液的質量濃度均為1 g/L，測試各緩沖體系在滴加過程中pH值的變化情況。由圖8～9所知，醋酸-硫酸銨和檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖體系的pH值變化較快，穩定劑T45的pH值變化比其他緩沖體系都緩慢。因此可知穩定劑T45抗酸、堿能力最好，其次為醋酸-醋酸鈉體系，緩沖能力最差的為檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖體系。

圖8 不同緩沖體系對酸的緩沖能力

圖9 不同緩沖體系對堿的緩沖能力

2.4 不同緩沖體系對染色色差的影響

根據表1染液配方，采用不同的緩沖體系調節染液pH值至4.5，采用高溫高壓染色工藝對織物試樣進行染色，還原清洗之后將其烘干，比較不同緩沖體系對分散染料染色色差的影響，結果如表3和表4所示。由表中結果可知，在5種緩沖體系下，不管是單料染色還是分散染料拼混染色，染色后試樣的色差都在0.5以內[11-12]，在色差可接受的范圍內，同時染色后的K/S值也變化不大，因此5種緩沖體系對分散染料的染色色差影響較小。在分散染料拼混染色中，采用檸檬酸-磷酸氫二鈉緩沖體系染色后試樣的色差與醋酸體系的色差相差最大，其他緩沖體系顏色色差基本一致。

表3 不同緩沖體系對分散染料單料染色色差的影響

表4 不同緩沖體系對分散染料拼混染色色差的影響

3 結語

pH值是分散染料染色的重要影響因素，醋酸、穩定劑T45、醋酸-硫酸銨、醋酸-醋酸鈉、檸檬酸-磷酸氫二鈉5種緩沖體系的高溫穩定性優良，染色后色差都小于0.5，在可接受的范圍之內。但穩定劑T45的抗酸、堿能力和穩定性在其中為最好，因此綜合比較這5種緩沖體系，穩定劑T45為優良的緩沖體系。